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稠油热采四通管冲蚀特性影响因素数值模拟研究 被引量:6
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作者 朱丽云 王森 +3 位作者 王国涛 石佳瑞 王振波 刘岑凡 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期244-252,270,共10页
目的对稠油热采过程中的四通管进行气固两相流冲蚀研究,基于不同影响因素分析其冲蚀变化规律,并构建四通管最大冲蚀速率的预测模型。方法基于气固两相流理论,构建CFD-DPM-EPM数值模型,研究不同流速、颗粒质量流量以及颗粒粒径对四通管... 目的对稠油热采过程中的四通管进行气固两相流冲蚀研究,基于不同影响因素分析其冲蚀变化规律,并构建四通管最大冲蚀速率的预测模型。方法基于气固两相流理论,构建CFD-DPM-EPM数值模型,研究不同流速、颗粒质量流量以及颗粒粒径对四通管冲蚀的影响,预测四通管最大冲蚀速率发生位置及数值大小,并建立了关联流速、颗粒质量流量和颗粒粒径的四通管冲蚀速率数学模型。结果在四通管的肩部位置即竖直管与水平管交汇处和竖直管的封闭端顶部两处存在冲蚀,冲蚀模拟结果与实际失效四通管相吻合。随着四通管入口流速的增加,其最大冲蚀速率呈指数形式增长;随着颗粒质量流量的增加,其最大冲蚀速率近似呈线性增长;随着四通管内颗粒粒径增大,其最大冲蚀速率先减小后增大,存在冲蚀速率最小的临界粒径。构建的四通管冲蚀数学模型拟合值同模拟值对比,吻合度很高。结论四通管出口段肩部位置冲蚀速率高于封闭端顶部位置,肩部为冲蚀磨损高危区。因此在实际应用过程中要重点关注肩部的冲蚀磨损程度并及时进行防护处理,通过局部加厚或添加扰流内构件来减轻肩部冲蚀;同时要适当降低流速并尽可能减少颗粒夹带,以增加四通管使用寿命。 展开更多
关键词 稠油热采 四通管 冲蚀磨损 气固两相流 数值模拟
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Q345R板材表面冷喷涂Al-Zn涂层的组织及性能研究 被引量:4
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作者 王强 王永刚 +2 位作者 牛文娟 Ming-xing ZHANG 刘鑫 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期287-292,共6页
目的研究添加元素Zn含量的变化对涂层的显微组织、孔隙率、硬度及涂层-基体间界面结合强度等的影响规律。方法采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备性能优良的纯Al和Al-Zn复合涂层,通过扫描电子显微镜对涂层的形貌进行分析,通过维氏显微... 目的研究添加元素Zn含量的变化对涂层的显微组织、孔隙率、硬度及涂层-基体间界面结合强度等的影响规律。方法采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备性能优良的纯Al和Al-Zn复合涂层,通过扫描电子显微镜对涂层的形貌进行分析,通过维氏显微硬度计对涂层的力学性能进行表征,并揭示涂层与基体间的界面结合机理。结果冷喷涂纯Al和Al-Zn复合涂层与Q345R钢基体的结合良好,界面处无明显的孔洞及裂纹。随着Zn含量的增加,复合涂层的致密度、硬度逐渐提高;纯Al和Al-20wt.%Zn复合涂层的界面结合强度相当,且失效断裂形式为典型的界面粘结断裂。随着添加元素Zn含量的增加,涂层与基体间的界面结合强度逐渐增大,Al-40wt.%Zn涂层的结合强度为35 MPa,且断裂方式由界面粘着断裂转变为以界面粘着断裂为主、涂层内部粘聚断裂为辅的复合失效模式。结论以低温固态沉积为特点的冷喷涂技术可有效避免氧化、相变、热裂等高温导致的不利影响,在沉积过程中,随着添加元素Zn含量的增加,对涂层的夯实作用不断加强,提高了涂层的致密性,从而使涂层的力学性能得到改善。 展开更多
关键词 冷喷涂 Al-Zn复合涂层 显微组织 结合强度 界面结合机理
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考虑初始缺陷的Q235钢细观力学性能分析
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作者 赵小婉 杨建伟 +2 位作者 李欣 许雅丽 刘鑫 《热加工工艺》 北大核心 2025年第19期206-214,共9页
结构钢是一种应用广泛的工程结构材料,初始缺陷的损伤演化会严重影响结构的安全性能。以Q235钢为例,对单轴拉伸和循环加载制度下材料的力学性能进行试验研究。使用ABAQUS建立了考虑空穴缺陷的二维细观模型,以空穴扩张模型为失效判据,针... 结构钢是一种应用广泛的工程结构材料,初始缺陷的损伤演化会严重影响结构的安全性能。以Q235钢为例,对单轴拉伸和循环加载制度下材料的力学性能进行试验研究。使用ABAQUS建立了考虑空穴缺陷的二维细观模型,以空穴扩张模型为失效判据,针对7种不同空穴体积分数和3种不同空穴直径的细观初始缺陷对材料的力学性能进行仿真分析。结果表明:采用细观力学有限元法建立的多孔随机分布的单胞模型能够较好地与试验结果相吻合;单轴拉伸作用下,试件应力-应变曲线上断裂点的位置随空穴体积分数的增大而提前;而空穴直径对试件断裂点的位置影响不明显。循环加载作用下,初始空穴体积分数对材料的循环硬化现象有较小影响;空穴直径对材料载荷-位移曲线的影响不明显。通过细观力学分析,考察了初始缺陷对Q235钢力学性能的影响,为预测结构钢的力学性能提供了细观力学的分析手段。 展开更多
关键词 结构钢 细观缺陷 空穴体积分数 空穴直径
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含凹坑缺陷稠油热采井口用四通管的冲蚀数值模拟研究 被引量:23
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作者 邱福寿 王国涛 +3 位作者 彭辉 孙亮 傅登伟 刘岑凡 《压力容器》 北大核心 2021年第2期28-36,54,共10页
为研究凹坑缺陷对稠油热采井口四通管冲蚀失效的影响,采用计算流体力学(CFD)对四通冲蚀过程进行了数值仿真试验。计算流体力学仿真采用欧拉-拉格朗日气固两相流模型耦合试验分析修正的含砂颗粒冲蚀模型。首先,通过实际的井口四通管失效... 为研究凹坑缺陷对稠油热采井口四通管冲蚀失效的影响,采用计算流体力学(CFD)对四通冲蚀过程进行了数值仿真试验。计算流体力学仿真采用欧拉-拉格朗日气固两相流模型耦合试验分析修正的含砂颗粒冲蚀模型。首先,通过实际的井口四通管失效案例与冲蚀仿真结果的对比,验证了该模型的有效性;然后,利用该CFD模型研究了井口四通管的凹坑缺陷位置对四通管冲蚀损伤速率及损伤发展的影响规律。研究结果显示,当初始凹坑缺陷位于非易冲蚀部位(直管段)时,对四通管的冲蚀速率的影响不大;凹坑缺陷位于易冲蚀部位(肩部位置)且缺陷较浅时,四通管最大冲蚀速率将成倍增加;随着缺陷深度加深,最大冲蚀速率则逐渐降低;而随着肩部缺陷底面边长增加,最大冲蚀速率呈现先增大、后减小的趋势。 展开更多
关键词 稠油热采 四通管 凹坑缺陷 计算流体力学 冲蚀
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Al-Ni 复合涂层的结合强度及耐蚀性能研究 被引量:4
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作者 王永刚 刘鑫 +1 位作者 孙亮 王强 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期176-185,共10页
目的研究冷喷涂Al-Ni复合涂层的结合强度和耐蚀性能,尝试通过在Q345R钢材表面制备防护涂层的方法来改善Q345R钢的服役寿命。方法采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备纯Al涂层和Al-Ni复合涂层,利用SEM观察、拉伸试验、腐蚀质量损失试验和... 目的研究冷喷涂Al-Ni复合涂层的结合强度和耐蚀性能,尝试通过在Q345R钢材表面制备防护涂层的方法来改善Q345R钢的服役寿命。方法采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备纯Al涂层和Al-Ni复合涂层,利用SEM观察、拉伸试验、腐蚀质量损失试验和EIS测试等技术,测试与分析涂层的结合强度和耐蚀性能,研究Ni粉的含量对涂层的孔隙率、显微组织、涂层–基体间结合强度和耐蚀性能的影响规律。结果涂层与Q345R钢结合良好,在500倍电子显微镜下,界面处没有观察到明显的孔洞与裂纹。由于Ni颗粒的夯实作用,Al-Ni复合涂层的致密性有所提高。相比纯Al涂层,Al-10Ni复合涂层的界面结合强度有略微提升,断裂失效形式为典型的界面粘结断裂。Al-15Ni复合涂层的界面结合强度提升明显,其强度为31 MPa。腐蚀结果显示,纯Al涂层和Al-Ni复合涂层的腐蚀质量损失率较基体材料Q345R钢都明显降低,耐蚀性能有所提升。其中纯Al涂层的耐蚀性最好,腐蚀质量损失率为0.26 g/(cm^(2)·a),而Q345R基体的腐蚀质量损失率为2.95 g/(cm^(2)·a)。结论冷喷涂Al-Ni复合涂层与基体结合良好,其耐蚀性优于Q345R基体,可为基体提供保护作用,其中Ni颗粒的质量分数为15%时,涂层的结合强度和耐蚀性综合性能最好。 展开更多
关键词 压力容器 Al-Ni复合涂层 结合强度 腐蚀性能
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